基于lmi的網(wǎng)絡化控制系統(tǒng)魯棒容錯控制器的設計

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1、基于LMI的網(wǎng)絡化控制系統(tǒng)魯棒容錯控制器的設計第34卷第2期2008年4月蘭州理工大學JournalofLanzhouUniversityofTechnologyVo1.34No.2Apr.2008文章編號:1673—5196(2008)02-0074-06基于LMI的網(wǎng)絡化控制系統(tǒng)魯棒容錯控制器的設計李煒,李亞潔(蘭州理工大學電氣工程與信息工程學院,甘肅蘭州730050)摘要:研究一類帶有未知擾動的網(wǎng)絡化控制系統(tǒng)的魯棒容錯控制問題.針對NCSs的時延和不同步對系統(tǒng)性能產(chǎn)生的影響,將時延的不確定性轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)狀態(tài)方程系數(shù)矩陣的不確定性,將網(wǎng)絡化控制系統(tǒng)的狀態(tài)向量擴展為增廣狀態(tài)向量.基于

2、Lyapunov穩(wěn)定性理論和LMI方法,系統(tǒng)采用狀態(tài)反饋控制策略,推證出保證閉環(huán)網(wǎng)絡化控制系統(tǒng)在執(zhí)行器或傳感器發(fā)生失效故障時仍漸近穩(wěn)定的充分條件,通過求解線性矩陣不等式組方便地得到容錯控制器的設計方法.用仿真算例驗證此種方法的可行性,有效性以及通用性.關(guān)鍵詞:不確定擾動;魯棒性容錯控制;不確定時延;網(wǎng)絡化控制系統(tǒng);線性矩陣不等式中圖分類號:TP273文獻標識碼:ADesignofrobustfault—tolerantcontrollerbasedonLMIf0rnetworkedcontrolsystemsUWei,LIYa-jie(CollegeofElectricalandIn

3、formationEngineering,LanzhouUniv.ofTeen,Lanzhou730050,China)Abstract:Aclassofproblemsofrobustfault—tolerantcontrolfornetworkedcontrolsystems(NCSs)withunknowndisturbancewasinvestigated.Theuncertaintyofnetwork—induceddelayswasconvertedtothatofcoefficientmatrixofsystemstateequation.Meantime,inorde

4、rtoeliminatetheeffectoftheasynchro-nismonthesystemperformance,thestatevectorofthenetworkedcontrolsystemwasenlargedtoanaug—mentedstatevector.BasedonLyapunovstabilitytheoryandlinearmatrixinequality(LMI)procedureandbyusingthestrategyofstatefeedbackcontrol,thesufficientconditionsofasymptoticalstabi

5、lityofclosed—loopnetworkedcontrolsy'stems,whichcouldbeguaranteedeveninthecaseoffailuresofthesensororac—tuator.Therobustfault—tolerantcontrollerwasfurtherdesignedbysolvingthesystemoflinearmatrixin—equalities.Anumericalexamplewasgiventodemonstrateeffectiveness,feasibility,anduniversalityoftheprop

6、osedapproach.Keywords:uncertaindisturbance;robustfault—tolerantcontrol;uncertaintime-delay;networkedcontrolsystems:linearmatrixinequality基于網(wǎng)絡的控制系統(tǒng),或稱之為網(wǎng)絡化控制系統(tǒng)(NCSs),是以網(wǎng)絡作為系統(tǒng)內(nèi)部各環(huán)節(jié)之間信息傳輸?shù)耐ǖ?將位于本地或遠程的傳感,控制,執(zhí)行及被控過程等分布式對象,連接成可以共享的網(wǎng)絡資源,實現(xiàn)不同應用功能的控制系統(tǒng)r1].與傳統(tǒng)的點對點的模式相比,網(wǎng)絡化控制系統(tǒng)具有信息資源能夠共享,連接線數(shù)大大減少,易于擴展,易于維

7、護,收稿日期:基金項目:作者簡介:2007-09—29甘肅省自然科學基金(3ZS051一A25—032),甘肅省教育廳高等學校研究生導師科研項目(050301)李煒(1963一),女,陜西西安人,教授.高效可靠和靈活等優(yōu)點引.然而,由于網(wǎng)絡通信帶寬,承載能力和服務能力限制,使數(shù)據(jù)的傳輸不可避免地存在時延,丟包,包傳輸及抖動等諸多問題,導致控制系統(tǒng)性能的降甚至不穩(wěn)定.而基于理想假設的傳統(tǒng)控制理論已經(jīng)不再適應于網(wǎng)絡化控制系統(tǒng)的分析,因此網(wǎng)絡化控制系統(tǒng)的分析與綜

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